基于ltcc的ka波段收发组件小型化设计分析

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1、硕士论文基于LTCC的Ka波段收发组件小型化设计研究1绪论1．1多芯片组件技术(MCM)简介多芯片组件技术(MultichipModule，MCM)是20世纪90年代在微电子领域兴起并获得迅速发展的一项最引人瞩目的微电子封装技术【1J。MCM是将两个或两个以上芯片组装在一块由多层介质构成的基板上，不仅在基板表面可以贴装芯片和其他微型元件，在基板的内部还可以埋置无源或有源器件。MCM既提高了封装密度，又缩短了芯片的互连间距，是实现电子装备小型化、轻量化、高速度、高可靠性、低成本不可缺少的关键技术【2】。MCM根据基板材料的性质可以分为厚膜陶瓷型MCM，叠层MCM和淀积薄膜型MCM

2、。厚膜陶瓷型多芯片组件(MCM．C)：是采用高密度多层厚膜工艺在多层陶瓷基板上制成的多芯片组件。它最早是烧结温度大于1500℃高温共烧陶瓷(HTCC)技术，后来发展到烧结温度850℃～900℃的低温共烧陶瓷(LTCC)。传统的高温共烧陶瓷传输延迟大，烧结温度高，必须使用高熔点的金属如W、Mo等，而这些金属往往电阻率大，损耗大，严重影响电路性能。所以，现在低温共烧陶瓷工艺应用比较广泛，可用Ag．Pd、Au．Pb．Cu等低电阻率材料布线。MCM．C成本适中，具有较高的布线层数和布线密度、封装效率高，并且拥有优良的可靠性、电性能与热性能。叠层多芯片组件(MCM．L)：它是在采用传统P

3、CB板制造工艺和材料制造的高密度多层基板上制成的多芯片组件，该技术是由板上芯片技术和多层印刷电路板技术发展起来的。与传统的PCB技术相比，MCM．L产品的体积和面积大大缩小，性能和可靠性大大提高。淀积薄膜型多芯片组件(MCM．D)，是在采用薄膜工艺在硅、陶瓷等基板上形成高密度互连布线而组成的多芯片组件。与上述两类相比，MCM．D的成本最高，但是它的布线线宽和线间距最小，布线密度和封装效率更高、具有良好传输特性，适用于组装密度要求高、体积小的高频高性能系统。1．2低温共烧陶瓷(ITCC)技术低温共烧陶瓷(LowTemperatllreCo-firedCeramicL，TCC)这种

4、新型材料技术由休斯公司于1882年开发的【3】【4】，该技术以厚膜和陶瓷多层技术为基础在低温烧结陶瓷粉制成的生瓷带上利用激光打孔、微孔注浆、精密导体印刷等技术工艺制作所需要的电路图的多层基板。并可将多个无源元件埋置在基板内部，或是单独制成一个无源器件，在基板表面贴装各种有源器件及无源器件，可制成各种功能的有源．无源集成模块。目前，LTCC1绪论硕士论文技术在美国、日本等发达国家已经进入了产业化、系列化和可进行材料设计阶段，我国多在2000年之后才引进LTCC技术，相对落后，面临的主要问题是原材料的研制和工艺精度。1．2．1LTCC工艺流程低温共烧陶瓷的工艺流程如图1．1所示，主

5、要包括流延、打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷、各层基板对准、碾压，低温共烧处理等【51。8妇霸妊ngVn培pu删r叼V哺翱l融ⅪCoI证ue￡抻p“删晰Ⅺ幽1．1LTCC工艺流程图(1)流延，流延是把陶瓷粉料转变为致密、厚度均匀并且具拥有一定机械强度的生瓷带。流延技术要实施配料、真空除气和流延三道工序[6】o(2)冲片，公司提供的陶瓷生带以卷轴形式为主，所以冲片时要在干净的不锈钢工作平台上将其展开，然后采用切割机、激光或冲床进行切割，如果采用激光切割，应注意控制好温度以防止陶瓷生带的燃烧【7J。(3)打孔，通孔质量的好坏直接影响布线的密度和通孔金属化的质量，所以生瓷带上打孔是L

6、TCC多层基板制作过程中极为关键的工艺技术。生瓷带打孔主要有数控钻床钻孔、数控冲床冲孔和激光打孔，其中激光打孔效率高，成本较低，是最理想的打孔方法。(4)填孔，填孔的方法主要有两种：丝网印刷(ScreenPrinting)和导体生片填孔。丝网印刷采取负压抽吸的方法，可使孔的四周均匀印有导体浆料，是当下应用最多的方法。导体生片填孔法是将导体生片充到孔内形成金属化通孔，采用此方法可以提高多层基板的可靠性‘8](5)印刷版图，传统的LTCC基板的内部版图的印刷方法有丝网印刷和计算机直接描绘【9J。印刷版图时，只有严格按照通孔直径的以及对位的精度设计线宽和线间距才能保证基板制作的成功率

7、。硕士论文基于I』CC的Ka波段收发组件小型化设计研究(6)对位，对位包括印刷时丝网与生瓷片之间的对位和叠片时生瓷片与生瓷片之间的对位。对位精度较差时基板的布线就可能会出现断路或短路现象。由于具有定位孔，叠层定位的精度较高，一般能够满足实际的的要求，所以印刷定位最为关键。(7)叠层与热压，将填充好通孔和金属化后的生瓷片按照预先设计的层次和序列放入叠模中，在一定的压力和温度下，使各层之间紧密粘接，形成一个完整的多层基板胚体¨⋯。该过程一定要控制好压力，压力过大，排胶时会起泡分层；压力太小基板收